Головна  |  Вимоги до оформлення статей  |  Контакти |  Зміст журналу
ua  rus  en
Міністерство освіти і науки України
ДНУ Вісник Дніпропетровського університету
Серія "Економіка"

Наукове видання
  • УДК 336:519
  • ISSN 9125 0912
  • Свідоцтво про державну реєстрацію друкованого засобу масової інформації КВ № 7898 від 17.09.2003 р.
  • Збірник включено до Переліку наукових фахових видань України (пункт 118), у яких можуть публікуватися результати дисертаційних робіт на здобуття наукових ступенів доктора і кандидата наук з економічних наук (Постанова президії ВАК України № 1-05/3 від 08.07.2009)
 

ЕКОНОМІКО-МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ (ЗАБРУДНЕНОСТІ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ)

УДК 336:519

C. О. Смирнов, І. Ю. Башкова

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

Проаналізовано існуючий стан навколишнього середовища України. Визначено та розглянуто декілька факторів, що впливають на обсяги викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря. Розроблено та досліджено економетричну модель еколого-економічної взаємодії суб’єктів господарювання.

Ключові слова: забрудненість атмосферного повітря, викиди, діоксид вуглецю, економетричне моделювання.

Проанализировано существующее состояние окружающей среды Украины. Определено и рассмотрено несколько факторов, влияющих на объемы выбросов вредных веществ в атмосферный воздух. Разработана и исследована эконометрическая модель эколого-экономического взаимодействия субъектов ведения хозяйства.

Ключевые слова: загрязненность атмосферного воздуха, выбросы, диоксид углерода, эконометрическое моделирование.

The article analyzes existent state of Ukrainian environment. Several factors influencing volumes of harmful substances extrass in atmospheric air are defined and considered. Theeconometric model of management subjects eco-economic cooperation is worked out and investigated.

Key words: atmospheric air muddiness, extrass, carbon dioxide, econometric moddeling.

Посилення антропогенного тиску на навколишнє середовище спричинило появу низки екологічних проблем, пов’язаних зокрема з незадовільним станом атмосферного повітря – одного з найважливіших компонентів природного капіталу, який виконує функцію життєзабезпечення для усієї планети. Проблема забруднення атмосферного повітря, як і раніше, залишається однією з найгостріших.

На сьогоднішній день у результаті діяльності людини до атмосфери потрапляє більше 500 забруднюючих речовин і з створенням нових цей перелік продовжує розширюватись. За даними Держкомстату України щороку в атмосферне повітря від стаціонарних джерел забруднення потрапляє близько 7 млн тонн забруднюючих речовин. Протягом 2010 р. в атмосферу надійшло 6,7 млн тонн забруднюючих речовин від стаціонарних та пересувних джерел забруднення. Урозрахунку на 1 км 2 території країни припадає 11 тонн, викинутих в атмосферу забруднюючих речовин, а на одну особу – 146 кг .

Джерелами антропогенного забруднення атмосфери шкідливими домішками є теплоенергетика, промисловість, транспорт, нафто- і газопереробка, випробування ядерної зброї тощо. В Україні найбільша кількість викидів забруднювальних речовин в атмосферу спостерігається у таких містах, як Кривий Ріг (11,2 % від загального викиду), Маріуполь (8,6 %), Донецьк (5,0 %). Обсяги викидів на підприємствах Донецько-Придніпровського регіону становлять понад 83 % від загального обсягу по країні. Атмосферне повітря найбільше забруднюють викиди підприємств паливно-енергетичного комплексу, вугільної промисловості; підприємств переробної та добувної промисловості . Загалом частка викидів підприємствами цих видів діяльності становить 93 % від загального обсягу в Україні. Також одним із найбільших забруднювачів атмосферного повітря в Україні єавтотранспорт. Від роботи двигунів пересувних джерел забруднення у 2010 р. у повітря надійшло 2,6 млн т забруднюючих речовин. Серед транспортних засобів за обсягом викидів лідирують автомобілі, на частку яких припало 90,9 % (2,3млн. т) усіх забруднень, що надійшли від пересувних джерел [1].

Наслідком надмірного забруднення атмосферного повітря як промисловими об’єктами, так і, не меншою мірою, транспортними засобами віднедавна стали парниковий ефект і пов'язані з ним глобальні кліматичні зміни – глобальне потепління, кислотні опади тощо.

Погіршення якості атмосферного повітря призвело до посилення соціальних та економічних проблем, які виявляються в погіршенні здоров’я насамперед мешканців великих міст, а також населення, яке проживає неподалік від проми слових об’єктів. У великих промислових агломераціях відбувається накладання забруднень від окремих джерел і загальна площа негативного впливу може бути такою, як площа агломерації, або навіть перевищувати її. Крім того, у зонах розміщення промислових підприємств спостерігаються специфічні забруднення, що зумовлюють появу специфічних захворювань. Високий рівень забруднення загрожує здоров'ю не тільки сучасного, а й майбутнього поколінь.

Економічні проблеми пов’язані із зростанням рівня витрат на очищення забрудненого повітря, потребою залучення інвестицій у природоохоронні програми і проекти забезпечення якості атмосферного повітря, незацікавленістю, а часом і неспроможністю підприємств застосовувати сучасні природоохоронні технології, переходити до екологічно безпечнішого виробництва. Вирішення цих проблем потребує насамперед удосконалення механізму управління охороною атмосферного повітря і забезпечення його якості.

Перші спроби привернути увагу до питання гармонійного розвитку людства були зроблені ще В. І. Вернадським у його вченні про ноосферу та його послідовником М. М. Мойсєєвим, який розробив принцип коеволюції природи ісуспільства. Вагомий внесок у дослідження еколого-економічних проблем природокористування зробили такі вчені, як О. Ф. Балацький, Г. К. Гофман, В.І.Гурман, В. В. Леонтьєв, М. М. Олєнєв, О. О. Петров, І. Г. Поспєлов, Р.Л.Раяцкас, О. В. Рюміна та ін.

Серед українських учених слід відзначити роботи О. О. Бакаєва, А. П. Великого, В. М. Геєця, В. М. Глушкова, В. С. Григорківа, Ю. М. Єрмольєва, І. М. Ляшенка, О.С. Макаренка, В. С. Михалевича, Б. М. Пшеничного та ін., багато зяких у своїх працях наголошують, що жорстко орієнтована на виробничі пріоритети затратна, природомістка модель економічного зростання зумовила спочатку поступове, а згодом обвальне наростання негативних, часом уже незворотних, змін першооснови суспільного відтворення і життєдіяльності людини – навколишнього середовища, значне погіршення його асиміляційних і якісних характеристик.

Актуальність дослідження зумовлює потребу детальнішого вивчення усіх фа кторів – «забруднювачів», що впливають на стан повітря, з урахуванням їх кореляції та вдосконалення економічного механізму забезпечення охорони атмосферного повітря з метою підтримання його якості на належному рівні, покращення використання і запобігання надмірному забрудненню.

Об’єктом дослідження виступає багатофакторна модель визначення основних джерел забруднення атмосферного повітря, в тому числі її побудова та оцінка якості. Позначимо обсяги викидів шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря через Y . У якості основних джерел забруднення атмосферного повітря оберемо такі:

X 1 – обсяг виробництва підприємств добувної промисловості, млн тонн;

X 2 – обсяг виробництва підприємств переробної промисловості, млн тонн;

X 3 – виробництво та розподілення електроенергії, газу та води, млн кВт / год;

X 4 – відправлення (перевезення) вантажів, млн тонн;

X 5 – відправлення (перевезення) пасажирів, млн пас.;

X 6 – зв'язок, млн. шт.

Розглянемо залежності обсяги викидів шкідливих речовин від вищезазначених факторів Х 1 , Х 2 , Х 3 , Х 4 , X 5 та X 6 у вигляді рівняння:

Y = a 0 + a 1 Х 1 + a 2 Х 2 + a 3 Х 3 + a 4 Х 4 + a 5 Х 5 + a 6 Х 6 + e ,

де a i – коефіцієнти лінійної регресії, i = 1,6;

e – випадкова складова [5] .

Слід зазначити, що вибір факторів здійснювався не випадково, основні «забруднювачі» атмосферного повітря були визначені в аналітичній доповіді «Довкілля України в 2010 році», наданій на сайті Державної служби статистики України [3]. Всі статистичні дані також запозичені з вказаного ресурсу з підрозділів «Навколишнє середовище», «Промисловість» та «Зв’язок» розділу «Статистична інформація» [2]. Всі дані було певним чином оброблено, а саме здійснено перехід до одних одиниць вимірювання, а також вилучено з розгляду «випадкові фактори» (наприклад, в інформаційному блоці «Зв'язок» понехтувано кількістю відправлених телеграм та грошових переказів з огляду на те, що вони не впливають на забрудненість атмосферного повітря, що очевидно; блок «Транспорт» не враховує трамваї, метро та трубопроводи).

Основним інструментом виявлення та дослідження явних та неявних залежностей між забрудненістю атмосферного повітря та факторами, що впливають на даний показник, доцільно обрати економіко-математичне моделювання, а саме метод множинного регресійного аналізу (МРА) [6; 7].

МРА широко використовується в економічному аналізі при прогнозуванні йвирішенні задач бізнесу-планування та спрямований на виявлення структури та взаємозв’язків економічних змінних, причин та наслідків протікання економічних процесів. Наприклад, найважливішою складовою частиною економічних досліджень є задача виявлення й аналізу сили, характеру й форми взаємозв'язків показників, обраних для опису того або іншого процесу. При наявності кількісної інформації, записаної у вигляді матриці вихідних даних, для рішення зазначених задач може бути використаний кореляційний аналіз , потім він підкріплюється множинним регресійним аналізом. Кореляційно-регресійний аналіз дозволяє кількісно виміряти тісноту причинно-наслідкових зв'язків в економіці йфінансах, зрозуміти природу досліджуваних процесів, що в свою чергу дає можливість впливати на виявлені фактори, втручатися у відповідний економічний процес із метою одержання потрібних результатів [4].

Розв’язання поставленої задачі буде реалізовано за допомогою пакета SPSS Statistics (англ. «Statistical Package for the Social Sciences» ) та складатиметься зтаких етапів:

• вибір факторних ознак для побудови регресійної моделі на основі аналізу матриці коефіцієнтів кореляції;

• побудова регресійної моделі;

• оцінка якості моделі за допомогою коефіцієнтів детермінації та множинної кореляції [6; 7] .

Оброблені та скомпоновані показники наведені в табл. 1.

Таблиця 1 Валові показники основних видів діяльності, що забруднюють атмосферне повітря

Рік

Викиди шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря, тис. т

Добувна промисловість,

тис. т

Переробна промисловість, тис. т

Виробництво та розподілення електроенергії, газу та води, млрд. кВт/год

Перевезення вантажів, тис. тонн

Перевезення пасажирів, тис. пас.

Зв’язок, млн

t

Y

X 1

X 2

X 3

X 4

X 5

X 6

1996

12,6846

57

157,4842

183000

2160,7859

3852,6732

1806,8

1997

11,9324

58,6

128,6057

178000

2140,4937

3021,2249

1631,9

1998

12,0816

59,5

135,432

173000

1961,4916

2912,212

1712,3

1999

11,7068

62,8

98,6232

172000

1823,8659

2994,9586

1660

2000

11,8172

62,4

120,1429

171000

1826,9618

3109,5753

1554

2001

12,099

61,7

133,3864

173000

1894,2329

3198,4219

1598,7

2002

12,2038

62

151,0791

174000

1887,803

3543,344

1648,2

2003

12,3826

19599,942

104795,1876

180300

2017,857

3785,7406

1602,3

2004

266,4518

20703,764

118154,3522

182100

2119,739

4187,5991

1746,9

2005

317,2312

21064,549

130023,3647

186000

2184,0312

4299,4695

1844,7

2006

371,6552

21370,977

130861,9037

193300

2270,814

4453,678

1812,6

2007

450,96

21483,83

141077,205

196200

2405,6681

4634,5984

1654,4

2008

433,2206

21785,822

141760,1987

192500

2371,2354

4829,6854

1681,6

2009

383,2858

21700,095

121929,6603

173500

1947,0803

4452,8753

1520,4

Для того щоб обґрунтувати вибір факторних ознак для побудови регресійної моделі, необхідно проаналізувати матрицю коефіцієнтів парної кореляції ( табл.2 ):

Таблиця 2 Матриця парної кореляції

Викиди шкідливих речовин

та діоксиду вуглецю

в атмосферне повітря, тис. т

Добувна промисловість,

тис. т

Переробна промисловість,

тис. т

Виробництво та розподілелектроенергії, газу

та води, млрд.кВт/год

Перевезення вантажів, тис.т

Перевезення пасажирі,

тис. пас.

Зв’язок, млн

Викиди шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря, тис. т

Кореляція Пірсона

1

0 ,867

0 ,901

0 ,751

0 ,723

0 ,912

0 ,217

Знч.(2 сторон)

0 ,000

0 ,000

0 ,002

0 ,003

0 ,000

0 ,456

N

14

14

14

14

14

14

14

Добувна промисловість, тис. т

Кореляція Пірсона

0 ,867

1

0 ,995

0 ,697

0 ,634

0 ,891

0 ,191

Знч.(2-сторон)

0 ,000

0 ,000

0 ,006

0 ,015

0 ,000

0 ,513

N

14

14

14

14

14

14

14

Переробна промисловість, тис. т

Кореляція Пірсона

0 ,901

0 ,995

1

0 ,747

0 ,686

0 ,912

0 ,219

Знч.(2-сторон)

0 ,000

0 ,000

0 ,002

0 ,007

0 ,000

0 ,451

N

14

14

14

14

14

14

14

Виробництво та розподілення електроенергії, газу та води, млрд кВт/год

Кореляція Пірсона

0 ,751

0 ,697

0 ,747

1

0 ,960

0 ,803

0 ,533

Знч.(2-сторон)

0 ,002

0 ,006

0 ,002

0 ,000

0 ,001

0 ,050

N

14

14

14

14

14

14

14

Перевезення вантажів, тис. т

Кореляція Пірсона

0 ,723

0 ,634

0 ,686

0 ,960

1

0 ,754

0 ,507

Знч.(2-сторон)

0 ,003

0 ,015

0 ,007

0 ,000

0 ,002

0 ,064

N

14

14

14

14

14

14

14

Перевезення пасажирів, тис. пас.

Кореляція Пірсона

0 ,912

0 ,891

0 ,912

0 ,803

0 ,754

1

0 ,288

Знч.(2-сторон)

0 ,000

0 ,000

0 ,000

0 ,001

0 ,002

0 ,318

N

14

14

14

14

14

14

14

Зв’язок, млн

Кореляція Пірсона

0 ,217

0 ,191

0 ,219

0 ,533

0 ,507

0 ,288

1

Знч.(2-сторон)

0 ,456

0 ,513

0 ,451

0 ,050

0 ,064

0 ,318

N

14

14

14

14

14

14

14

Отримані результати містять коефіцієнт кореляції Пірсона, ймовірність помилки, що відповідає припущенню про ненульову кореляцію, і кількість використаних пар значень (у нашому випадку воно дорівнює 14).

Аналіз матриці коефіцієнтів парної кореляції показує, що залежна змінна, тобто обсяг викидів шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря має тісний зв'язок з кількістю відправлення (перевезення) пасажирів ( r y , x 5 = 0,912), обсягом виробництва підприємств переробної промисловості ( r y , x 2 = 0,901) і з обсягом виробництва підприємств добувної промисловості ( r y , x 1 = 0,867) . Однак фактори Х 1 і Х 2 тісно зв'язані між собою ( r = 0,995), що свідчить про наявність мультиколінеарності. Із цих двох змінних залишимо вмоделі Х 1 – обсяг виробництва підприємств добувної промисловості .

На основі аналізу матриці коефіцієнтів парної кореляції робимо висновок про доцільність побудови багатофакторного регресійного рівняння Y = f (Х 1 3 4 5 , X 6 ).

Результати регресійного аналізу мають вигляд ( табл. 3 ):

Таблиця 3 Зведення для моделі

Модель

Н

R-квадрат

Скоректований R-квадрат

Стд. похибка оцінки

1

0 ,926 a

0 ,857

0 ,768

91,14261

a. Предиктори: (конст) Зв’язок, млн, Добувна промисловість, тис. т, Перевезення вантажів, тис. т, Перевезення пасажирів, тис. пас., Виробництво та розподілення електроенергії, газу та води, млрд кВт / год

У таблиці «Зведення для моделі» (табл. 3) наведені значення коефіцієнта детермінації, коефіцієнта множинної кореляції та стандартної помилки.

Таблиця 4 Дисперсійний аналіз b

Модель

Сума квадратів

ст.св.

Середній квадрат

F

Знч.

1

Регресія

398069,694

5

79613,939

9,584

0 ,003 a

Залишок

66455,797

8

8306,975

Всього

464525,491

13

a. Предиктори: (конст) Зв’язок, млн, Добувна промисловість, тис.т, Перевезення вантажів, тис. т, Перевезення пасажирів, тис. пас., Виробництво та розподілення електроенергії, газу та води, млрд.кВт / год

b. Залежна змінна: Викиди шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря, тис.т

У табл. 4 «Дисперсійний аналіз» наведені результати дисперсійного аналізу й значення F-критерію (тут ст. св. – число ступенів свободи, Знч. – значимість).

Таблиця 5 містить наступні дані: використовувані в моделі незалежні змінні, коефіцієнти рівняння регресії, стандартні помилки коефіцієнтів рівняння регресії, стандартизовані коефіцієнти, F -статистику, використовувану для перевірки значимості коефіцієнтів рівняння регресії.

Таблиця5 Коефіцієнти a

Модель

Нестандартизовані коефіцієнти

Стандартизовані коефіцієнти

t

Знч.

B

Стд. похибка

Бета

1

(Константа)

-245,802

1195,246

- 0 ,206

0 ,842

Добувна промисловість, тис.т

0 ,005

0 ,005

0 ,281

0 ,930

0 ,380

Виробництво та розподілення електроенергії, газу та води, млрд.кВт/год

- 0 ,003

0 ,012

- 0 ,159

- 0 ,283

0 ,784

Перевезення вантажів, тис.т

0 ,276

0 ,478

0 ,282

0 ,577

0 ,580

Перевезення пасажирів, тис.пас.

0 ,166

0 ,100

0 ,596

1,670

0 ,134

Зв’язок, млн

- 0 ,128

0 ,321

- 0 ,066

- 0 ,399

0 ,701

a. Залежна змінна: Викиди шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря, тис.т

Рівняння регресії залежності об'єму викидів шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря від обсягу виробництва підприємств добувної промисловості, виробництва та розподілення електроенергії, газу та води, перевезення вантажів та пасажирів, а також зв'язку , можна записати в наступному вигляді:

Y = -245,802 + 0,005 X 1 – 0,003 X 3 +0,276 X 4 +0,166 X 5 – 0,128 X 6

Оцінка якості всього рівняння регресії проводиться за допомогою коефіцієнтів детермінації R 2 і множинної кореляції R. Їхні значення можна знайти втабл.3 «Зведення для моделі».

Коефіцієнт детермінації R 2 = 0,857 показує частку варіації результативної ознаки під впливом досліджуваних факторів. Отже, близько 86 % варіації залежної змінної враховано в моделі й обумовлено впливом включених до розгляду факторів. Коефіцієнт множинної кореляції R = 0, 926 показує тісноту зв'язку залежної змінної Y з усіма включеними в модель пояснюючими факторами.

Перевірку значимості рівняння регресії проведемо на основі F -критерію Фішера. Значення критерію Фішера F = 9,584 можна знайти в табл. 4 «Дисперсійний аналіз». Імовірність, що відповідає розрахунковому значенню F -критерію, виводиться в табл. 4 під заголовком «Знч.» – значимість. Її величина свідчить про значимості рівняння регресії (Знч. < 0,001), тобто ймовірність випадково одержати таке значення F -критерію не перевищує припустимий рівень значимості 1 %. Отже, отримане значення не випадкове, воно сформувалося під впливом істотних факторів, що підтверджує статистичну значимість усього рівняння й показника тісноти зв'язку.

Позитивний знак коефіцієнта при змінних Х 1 , Х 4 , Х 5 означає, що зі збільшенням обсягів виробництва добувної промисловості та кількістю відправлення (перевезення) вантажів та пасажирів збільшується й об’єм викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря. І навпаки, від’ємні коефіцієнти свідчать про зворотний характер зв’язку. Тобто, прагнучи зменшити викиди шкідливих речовин в атмосферне повітря, слід в першу чергу відповідним чином впливати на обсяги виробництва підприємств добувної промисловості, а особливо (з огляду на величину коефіцієнту при змінній) на кількість вантажних перевезень.

Рівняння регресії варто визнати адекватним, модель вважається значимою.

Таким чином, з точки зору числових критеріїв, а саме F -критерію Фішера та коефіцієнта множинної детермінації R 2 модель є адекватною й статистично значимою, а також дає досить високу оцінку тісноти зв'язку між обсягами видів шкідливих речовин в атмосферне повітря та обсягу виробництва підприємств добувної промисловості, виробництва та розподілення електроенергії, газу та води, перевезення вантажів та пасажирів, а також зв'язку.

Висновки. Розроблена економічна модель дає можливість аналізувати й про гнозувати вплив різних галузей промисловості на забрудненість атмосферного повітря (звичайно, з огляду на те, що економічна та екологічна ситуації в країні не змінюватимуться), а також «маневрувати» факторами, виключаючи з розгляду такі, що не впливають, та навпаки, додаючи нові.

Перспективним напрямом є вдосконалення даної моделі, а саме включення до моделі нерозглянутих в даному дослідженні факторів впливу на забрудненість атмосферного повітря та обсяги викидів шкідливих речовин, а також створення на її основі експертної системи для прогнозування.

Бібліографічні посилання

1. Національна доповідь України про гармонізацію життєдіяльності суспільства у навколишньому природному середовищі. – К., 2003. – С. 19.

2. Дані Державної служби статистики України [www.ukrstat.gov.ua]:

• Виробництво основних видів промислової продукції (1990 – 2009 рр.) http://ukrstat.gov.ua/operativ/operativ2011/pr/ovp/ovp_u/ovp2011.html ;

• Транспорт(1980 – 2009рр.) http://ukrstat.gov.ua/operativ/operativ2005/tz/tz_rik/tz_u/ts_u.htm ;

• Зв'язок (1980 – 2010 рр.) http://ukrstat.gov.ua/operativ/operativ2005/tz/tz_rik/tz_u/zv_u.htm ;

• Викиди шкідливих речовин та діоксиду вуглецю в атмосферне повітря (1990 – 2009 рр.) http://ukrstat.gov.ua/operativ/operativ2009/ns_rik/ns_u/dvsr_u2008.html ;

3. Аналітична доповідь «Довкілля України у 2009 році» [ Електронний ресурс ] . – Режим доступу : http://ukrstat.gov.ua/operativ/operativ2011/ns_rik/analit/arhiv.htm

4. Бережная Е.В. Математические методы моделирования экономических систем : у чеб . пособ . / Е. В. Бережная, В. И. Бережной. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Финансы и статистика , 2006. – 432 с . : ил.

5. Елисеева И. И. Эконометрика / И. И. Елисеева. – М. : Финансы и статистика , 2003. – 344с. : ил.

6. Наследов А.Д. SPSS: Компьютерный анализ данных в психологии и социальных науках / А. Д. Наследов. – 2-е изд. – СПб. : Питер, 2007. – 416 c. : ил.

7. Орлова И.В. Многомерный статистический анализ в экономических задачах: компьютерное моделирование в SPSS / И. В. Орлова, Н. А. Концевая, В. Турундаевский. – М. : Вузовский учебник, 2009 . – 320 с.

Надійшла до редколегії 21.03.2012














Головна  |  Вимоги до оформлення статей  |  Контакти |  Зміст журналу

© Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара, 2011-2015

Рейтинг@Mail.ru